在nRF52DK上廣播定制廣告數(shù)據(jù)：藍牙LE教程

了解如何將nRF52開發(fā)工具包轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓮V播靜態(tài)或動態(tài)自定義數(shù)據(jù)的藍牙低能量信標。

正如我們在上一篇文章中了解到的那樣，藍牙低能量（LE）數(shù)據(jù)傳輸可以分為兩類：

?面向連接。

?無連接。

讓我們來研究一個無連接通信的情況，也就是說，一個廣播定制數(shù)據(jù)的藍牙LE設(shè)備。

這在現(xiàn)實世界中并不少見。例如，藍牙LE信標被用于商店、博物館和機場，以提供基于位置的服務(wù)。它們的功能是將包含唯一代碼的靜態(tài)自定義數(shù)據(jù)廣播到附近的設(shè)備，例如我們的手機。

還有動態(tài)定制數(shù)據(jù)，這是環(huán)境傳感器可以用來報告農(nóng)業(yè)設(shè)施濕度水平的實時變化。嵌入式定制數(shù)據(jù)提供了一個平臺，用于交流標準數(shù)據(jù)類型未處理的專有信息或不同功能。

在本教程中，我們將使用Nordic Semiconductor的nRF52DK（開發(fā)工具包）和VS Code的nRFConnect軟件開發(fā)工具包來創(chuàng)建廣播自定義數(shù)據(jù)的信標。和許多其他藍牙LE工程師和愛好者一樣，我發(fā)現(xiàn)nRF52系列能夠相對方便地設(shè)計和測試藍牙LE應用程序。

首先，我們的信標將廣播靜態(tài)定制數(shù)據(jù)。然后，我們將對它進行調(diào)整，以便它廣播自定義數(shù)據(jù)。然而，在我們做任何這一切之前，我們需要簡單地回顧一下我們的數(shù)據(jù)是如何結(jié)構(gòu)化的。

廣告數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和類型

當藍牙LE設(shè)備正在廣播時，它發(fā)送廣告數(shù)據(jù)包（有時還掃描響應數(shù)據(jù)包）。每個數(shù)據(jù)包中的信息都以特定的方式進行組織。圖1展示了該組織的視覺表現(xiàn)。

藍牙低能量傳統(tǒng)廣告包中的數(shù)據(jù)組織。

?圖1。圖像由MDPI提供

順便說一下，這個圖中給出的最大字節(jié)數(shù)是用于傳統(tǒng)的，而不是擴展的，廣告模式。這對于我們的目的來說沒問題——我們將在全文中使用傳統(tǒng)的廣告模式。

在圖1的底部兩個部分中，我們可以看到每個廣告數(shù)據(jù)（AD）數(shù)據(jù)包都包含一個或多個AD結(jié)構(gòu)。每個結(jié)構(gòu)依次包括以下字段：

長度：這占1個字節(jié)，并指定后續(xù)數(shù)據(jù)字段的長度，包括AD類型，但不包括其本身。

AD類型：也占1個字節(jié)。確定以下數(shù)據(jù)類型。

AD數(shù)據(jù)：這是與AD類型關(guān)聯(lián)的實際數(shù)據(jù)內(nèi)容。此字段的長度是可變的，但可以從“長度”字節(jié)中推斷出來。

AD類型必須來自藍牙核心規(guī)范中定義的AD類型列表。我們將使用指定為0xFF的制造商特定數(shù)據(jù)類型。顧名思義，這種AD類型使制造商能夠在其廣告中嵌入自定義數(shù)據(jù)。

對于制造商特定數(shù)據(jù)類型，AD數(shù)據(jù)的最初兩個字節(jié)表示公司ID。公司ID是藍牙SIG根據(jù)請求分配給成員公司的唯一編號。指定公司標識后，制造商會以其選擇的任何格式附加自定義數(shù)據(jù)。

回想一下，整個傳統(tǒng)廣告數(shù)據(jù)包的最大長度為31個字節(jié)。使用制造商特定數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包要求：

1個字節(jié)用于指定長度。

公司編號為2個字節(jié)。

這樣每個數(shù)據(jù)包就有27個字節(jié)用于定制數(shù)據(jù)。

隨著這一切，我們準備繼續(xù)前進，并將我們的知識投入使用！

靜態(tài)數(shù)據(jù)用例：廣播設(shè)備狀態(tài)和消息

想象一下，你想要使用nRF52DK作為一個房間或工作站的基本狀態(tài)信標?？芍甘竟ぷ髡臼欠癖徽加没蚩臻e。我們將通過簡短的自定義消息來做到這一點：當有人時，“會議正在進行”，而當沒有人時，“免費使用”。

第1步：申報公司ID

由于我們使用Nordic Semiconductor的nRF52DK板進行教育，我們可以使用他們的公司標識符

第2步：聲明自定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

在本項目中，我們的定制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將包括：

公司ID（2字節(jié)）：我們以Nordic Semiconductor公司ID開始播出數(shù)據(jù)。

狀態(tài)（1個字節(jié)）：這可以指示房間是否被占用（1）或空閑（0）。

消息（最多24個字節(jié)）：自定義消息，如“正在進行會議”或“免費使用”

下面的代碼片段顯示了結(jié)構(gòu)。

第3步：在掃描響應廣告包中包括制造商特定數(shù)據(jù)

使用nRF Connect SDK，可以使用BT_data（）宏將這個自定義數(shù)據(jù)包括在廣告數(shù)據(jù)包中。

完整的代碼包括在本條款的結(jié)尾，作為代碼附錄A。

動態(tài)數(shù)據(jù)用例：實時廣播狀態(tài)變化

在前面的示例中，我們展示了廣播靜態(tài)定制數(shù)據(jù)，特別是房間的狀態(tài)及其相關(guān)消息。但如果我們的應用程序要求我們廣播正在變化的數(shù)據(jù)，又會怎樣呢？這就是發(fā)送動態(tài)數(shù)據(jù)的便利之處。當開發(fā)能夠反映即時狀態(tài)變化的傳感器廣播器或設(shè)備時，它尤為有用。

為了進行演示，讓我們升級我們的基本房間狀態(tài)信標，以便它使用nRF52板上的內(nèi)置按鈕。按下按鈕，設(shè)備顯示“正在開會”。放開，它會切換到“免費使用”。nRF52內(nèi)置的LED會亮起顯示“會議進行中”，然后熄滅顯示“免費使用”

要使用nRF Connect SDK廣播動態(tài)數(shù)據(jù)，我們使用bt_le_adv_update_data（）函數(shù)，它允許我們在廣告進行時更新廣告數(shù)據(jù)。這使得廣播數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r反映變化。

您可以在代碼附錄B中查看該版本信標的所有代碼。

查看結(jié)果

最后，是時候檢查代碼是否有效了。圖2顯示了用于VS代碼的nRF連接的輸出。

顯示信標已成功開始廣播的VS代碼輸出。

?圖2。信標開始工作。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

如您所見，信標已成功開始廣播。

圖3和4是我的nRF Connect移動應用程序中的圖像。圖3顯示了當按下并釋放nRF52上的按鈕時，我的手機收到的消息是如何變化的。

按下nRF52DK按鈕（左）和松開（右）時，范圍內(nèi)電話接收到的消息。

?圖3。按下nRF52DK按鈕（左）和釋放（右）時，房間信標廣播的消息。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

在圖4中，我們看到的是數(shù)據(jù)而不是自定義文本。請注意，從Nordic Semiconductor的公司ID開始，右側(cè)圖像中的類型0xFF（制造商特定數(shù)據(jù)）值如何與左側(cè)圖像中的值匹配。

說明信標廣播的定制數(shù)據(jù)的屏幕截圖。

?圖4。說明信標廣播的定制數(shù)據(jù)的屏幕截圖。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

這只是一個簡單的例子，說明自定義數(shù)據(jù)可以用于什么。。如果您想要構(gòu)建這個項目的自己版本，所有必要的代碼都包含在下面的兩個附錄中。